1、第二节 芳香烃 目标导航预习导引 1.了解苯的结构特点及化学性质。2.认识苯的同系物的结构与性质的关系。3.简单了解芳香烃的来源及应用 重点:苯和苯的同系物的结构特点和化学性质。难点:苯的同系物的结构和化学性质 目标导航预习导引1.苯的结构和性质(1)苯的结构特点(2)物理性质:无色、带有特殊气味的液体,有毒,不溶于水,密度比水小,是一种良好的有机溶剂。目标导航预习导引(3)化学性质 目标导航预习导引预习交流1 苯因为和溴水发生反应而使溴水褪色,这种说法正确吗?答案:不正确。苯只能在溴化铁催化下与液溴发生取代反应;与溴水不能发生反应,但苯可以萃取溴水中的溴,静置分层后上层为苯层,颜色较深,下层
2、为水层,几乎无色。目标导航预习导引2.苯的同系物(1)组成和结构特点:苯的同系物可看作苯环上的氢原子被烷基取代后的产物,其分子中只有一个苯环,侧链都是烷基,通式为CnH2n-6(n6)。(2)化学性质 氧化反应 a.甲苯、二甲苯等大多数苯的同系物能被酸性KMnO4溶液氧化。b.均能燃烧,燃烧通式为 CnH2n-6+3-32 O2nCO2+(n-3)H2O。目标导航预习导引取代反应:甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在一定条件下反应生成三硝基甲苯的化学方程式为+3HNO3+3H2O。目标导航预习导引预习交流2 判断正误。(1)符合CnH2n-6(n6)通式的有机物一定是苯及其同系物。()(2)苯的邻、
3、间、对位二元取代物都只有一种,均能证明苯分子中不存在单、双键交替结构。()(3)甲苯在一定条件下与浓硝酸反应生成2,4,6-三硝基甲苯,说明苯环对甲基的性质有影响。()(4)包括两个苯环,所以是苯的同系物。()答案:(1)(2)(3)(4)目标导航预习导引3.芳香烃的来源及应用(1)芳香烃:分子里含有一个或多个苯环的烃。(2)来源 1845年至20世纪40年代煤是芳香烃的主要来源。20世纪40年代以后,通过石油化学工业中的催化重整等工艺获得。(3)应用:简单的芳香烃,如苯、甲苯等可用于合成炸药、染料、药品、农药、合成材料等。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要一、苯与苯的同系物的结构与性质 苯
4、 苯的同系物 相同点 组成与结构 分子中都含有一个苯环;都符合通式CnH2n-6(n6)化学性质 燃烧时现象相同,火焰明亮,伴有浓烟,燃烧通式为CnH2n-6+3-32 O2nCO2+(n-3)H2O;都易发生苯环上的取代反应;都能发生加成反应,但反应都比较困难 不同点 取代反应 易发生取代反应主要得到一元取代产物 更容易发生取代反应常得到多元取代产物 氧化反应 难被氧化,不能使KMnO4 酸性溶液褪色 易被氧化剂氧化,能使 KMnO4酸性溶液褪色 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要 苯 苯的同系物 差异原因 苯的同系物分子中,苯环与侧链相互影响,苯环影响侧链,使侧链烃基性质活泼而易被氧化。
5、侧链烃基影响苯环,使苯环邻、对位的氢更易被取代 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要1.相同物质的量的苯与甲苯,与H2加成时,需要的H2的量相同吗?答案:相同。1 mol苯与1 mol甲苯均与3 mol H2发生加成反应,所以相同物质的量的苯与甲苯,与H2加成时,需要的H2的量相同。2.是否所有苯的同系物都能使KMnO4酸性溶液褪色?答案:并不是所有苯的同系物都能使KMnO4酸性溶液褪色,如,由于与苯环直接相连的碳原子上没有氢原子,所以不能使KMnO4酸性溶液褪色。迁移应用典题例解一二思考探究知识精要【例1】下列说法中,正确的是()A.芳香烃的分子通式是CnH2n-6(n6)B.苯的同系物是分
6、子中仅含有一个苯环的所有烃类物质 C.苯和甲苯都不能使KMnO4酸性溶液褪色 D.苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应 解析:芳香烃是分子中含一个或多个苯环的烃类化合物,而苯的同系物仅指分子中含有一个苯环,且苯环的侧链全部为烷基的烃类化合物,其通式为CnH2n-6(n6);苯和甲苯都能与卤素单质、硝酸等发生取代反应,但甲苯能使KMnO4酸性溶液褪色而苯不能。答案:D 迁移应用典题例解一二思考探究知识精要迁移应用典题例解一二思考探究知识精要1.下列关于甲苯的实验中,能说明侧链对苯环有影响的是()A.甲苯硝化生成三硝基甲苯 B.甲苯能使高锰酸钾酸性溶液褪色 C.甲苯燃烧带有浓厚的黑烟 D.甲
7、苯与氢气可以发生加成反应 答案:A 2.下列叙述中错误的是()A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持5060 反应生成硝基苯 B.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷 C.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷 D.甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4-二氯甲苯 答案:D 迁移应用典题例解一二二、苯的取代反应实验 1.制取溴苯(1)反应原理+Br2+HBr(2)装置制取溴苯的反应装置知识精要迁移应用典题例解一二(3)注意事项 采用CCl4吸收挥发出的溴单质。采用AgNO3溶液检验溴与苯反应的产物中有HBr生成。要使用催化剂,否则不能反应。溴苯是无色油状液体,由于在该实验中溶解了溴而呈褐
8、色,可用NaOH溶液洗涤,再用分液的方法除去溴苯中的溴。溴应为纯的液溴,苯与溴水不反应(当苯和溴水混合时发生萃取而不发生取代反应,萃取分层后水在下层,溴的苯溶液在上层,溴的苯溶液一般为橙红色)。试管中导管不能插入液面以下,否则,因HBr极易溶于水而发生倒吸。知识精要迁移应用典题例解一二2.制取硝基苯 (1)反应原理+HONO2+H2O(2)装置制取硝基苯的反应装置知识精要迁移应用典题例解一二(3)注意事项 药品的加入:先将浓硝酸注入大试管中,再慢慢注入浓硫酸,并及时摇匀和冷却。加热方式及原因:采用水浴加热,其原因是易控制反应温度在5060。温度计放置的位置:温度计的下端不能触及烧杯底部及烧杯壁
9、。长直玻璃导管兼起冷凝回流作用。硝基苯是无色油状液体,因为溶解了NO2而呈黄色。粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤。若用无水CaCl2干燥后的粗硝基苯进行蒸馏,可得到纯硝基苯。硝基苯有毒,它与人的皮肤接触或其蒸气被人吸入,都能引起中毒。硝基苯易溶于酒精和乙醚,洗去人体皮肤上的硝基苯常用的安全试剂是酒精,一般不用乙醚,因为乙醚易使人麻醉。知识精要迁移应用典题例解一二知识精要【例2】如图所示是某学生设计的制取溴苯的装置。(1)指出图中的错误之处并改正:;。(2)烧瓶中发生反应的化学方程式为 。(3)按试剂加入的顺序,烧瓶中所盛装的试剂是 。(4)与烧瓶口连接的垂直向上的导
10、管的作用是 。迁移应用典题例解一二知识精要(5)反应过程中,锥形瓶中的导管口处出现的现象是 ,其原因是 。(6)反应完毕后,向锥形瓶中滴入AgNO3溶液,可以观察到的现象是 ,是因为有 生成,反应的离子方程式为 。(7)反应完毕后,将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯中,可以观察到烧瓶底部有 色不溶于水的液体出现,其原因是 。在粗产品溴苯中加入 可以除去杂质 ,反应的离子方程式为 。迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要解析:(1)因为苯与液溴在FeBr3催化下反应十分剧烈,可达到沸腾状态,所以不用加热。苯与液溴反应生成的HBr极易溶于水,若导管伸入液面以下容易发生倒吸。锥形瓶不
11、应带有瓶塞。(5)反应过程中有HBr生成,HBr通过导管进入锥形瓶,除被吸收外,还会与锥形瓶中的水蒸气生成白色酸雾。(7)反应完毕后,将烧瓶中的液体倒入盛有冷水的烧杯中,烧杯底部有褐色的油状液体出现,这是因为溴苯的密度比水的大,沉在水底,得到的溴苯中溶有少量的溴而使溴苯呈褐色。在粗产品溴苯中加入NaOH溶液,可以除去杂质溴,从而得到无色的溴苯,反应的离子方程式为Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O。迁移应用典题例解一二知识精要答案:(1)用酒精灯加热,应撤去酒精灯 导管伸入液面以下,应在液面上方12 cm处 锥形瓶带有瓶塞,应去掉瓶塞(2)+Br2+HBr(3)苯、液溴、铁屑(4)导气、
12、冷凝回流(5)有白雾出现 生成的HBr易与水蒸气凝结为白色的酸雾(6)有淡黄色沉淀产生 AgBr沉淀 Ag+Br-=AgBr(7)褐 溴苯的密度比水的大,沉在水底,且溴苯中溶有少量的溴 NaOH溶液 溴 Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O 迁移应用典题例解一二知识精要迁移应用典题例解一二知识精要下列实验设计不能成功的是()A.溴苯中混有溴,加入浓NaOH溶液,振荡,再进行分液 B.乙烷中混有乙烯,通入氢气在一定条件下反应,使乙烯转化为乙烷 C.硝基苯中混有浓硝酸和浓硫酸,将其倒入浓烧碱溶液中,静置,然后分液 D.乙烯中混有CO2,将其通入NaOH溶液中洗气 答案:B 案例探究知识链接芳
13、香烃同分异构体数目的判断 由于苯环的结构特殊并具有高度对称性,因此含有苯环结构的有机物的同分异构体的判断也有其特殊的方法。(1)对称法:苯分子中所有的氢原子的化学环境相同,含有多条对称轴,但是如果苯环上连有取代基,其对称性就会受到影响,如邻二甲苯只有1条对称轴,间二甲苯有1条对称轴,而对二甲苯有2条对称轴,故邻二甲苯苯环上的一氯代物有2种,而间二甲苯苯环上的一氯代物有3种,对二甲苯苯环上的一氯代物有1种。如图所示:(箭头方向表示可以被氯原子取代的氢原子位置)案例探究知识链接(2)换元法:对于芳香烃,若苯环上氢原子数为m,且有a+b=m,则该芳香烃苯环上的a元卤代物和b元卤代物的同分异构体种类相同。如对二甲苯苯环上的一氯取代物共有1种,则三氯取代物也为1种。案例探究知识链接苯环上连接有一个烃基R和3个X的有机物的结构共有()A.4种 B.5种 C.6种D.7种 解析:可以先将3个X基按照连、偏、均的顺序排列在苯环上,得到三种结构,然后将R分别等效取代三种结构中的氢原子。如下图,(1)中苯环上3个位置相同;(2)中有2个不同位置;(3)中有3个不同位置,所以R取代后共有6种不同的结构。(1)(2)(3)答案:C
